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Evolution of color pattern and color vision in red dragonflies

Research Project

Project/Area Number 26711021
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Research Field Evolutionary biology
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Futahashi Ryo  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (50549889)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥23,530,000 (Direct Cost: ¥18,100,000、Indirect Cost: ¥5,430,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2015: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2014: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Keywordsトンボ / 色覚 / 体色形成 / 色素 / 構造色 / オプシン / 体色変化 / 体色多型 / アカトンボ
Outline of Final Research Achievements

While many ecological and behavioral studies have been focused on the diversity of color vision and color pattern in dragonflies, its molecular bases have been poorly understood. We identified an extraordinary large number of visual opsin genes. These opsin genes are differentially expressed between adult and larva, as well as between dorsal and ventral regions of adult compound eyes. We also identified very long-chain methyl ketones and aldehydes as unique and major components of UV reflective dragonfly's wax. Moreover, we established an electroporation mediated RNA interference (RNAi) procedure in dragonflies.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究から、トンボは多数のオプシン遺伝子を持っており、異なる光環境に合わせて異なるオプシン遺伝子セットを使い分けていることが明らかになった。各遺伝子の特性を解析することで、異なる光環境に対する生物の適応機構の理解が深まることが期待される。また、トンボは他の生物とは異なる組成のワックスを用いて紫外線を反射していることが明らかになった。化学合成したワックスでも紫外線反射や撥水性が再現できたことから、将来的には生物由来の新素材として利用できる可能性がある。

Report

(6 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (91 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (37 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 21 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (43 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 30 results) Book (8 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Molecular basis of wax-based color change and UV reflection in dragonflies2019

    • Author(s)
      Futahashi, R., Yamahama, Y., Kawaguchi, M., Mori, N., Ishii, D., Okude, G., Hirai, Y., Kawahara-Miki, R., Yoshitake, K., Yajima, S., Hariyama, T., Fukatsu, T.
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 8 Pages: 1-24

    • DOI

      10.7554/elife.43045

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    • Journal Title

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      40021766591

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      International Journal of Odonatology

      Volume: 22 Issue: 1 Pages: 59-71

    • DOI

      10.1080/13887890.2019.1570875

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    • NAID

      120006631876

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      40021596892

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      210000185967

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      2016-03-30
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] トンボの紫外線(UV)写真2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      中日本トンボの会2016年大会
    • Place of Presentation
      邦和セミナープラザ(愛知・名古屋)
    • Year and Date
      2016-03-13
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  • [Presentation] トンボの体色変化と環境適応2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      北大・産総研若手研究者研究交流会2016
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道・札幌)
    • Year and Date
      2016-02-19
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    • Invited
  • [Presentation] トンボの紫外線(UV)反射について2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      トンボ研究会2016年大会
    • Place of Presentation
      ウィルあいち(愛知・名古屋)
    • Year and Date
      2016-01-24
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  • [Presentation] 真夏の紫外線に耐えるトンボの分子メカニズム2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      ワークショップ微生物研究の新展開~産総研生物プロ セス研究部門の挑戦~
    • Place of Presentation
      秋葉原コンベンションホール(東京)
    • Year and Date
      2016-01-13
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  • [Presentation] トンボの体色形成と色覚の進化2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      生態適応セミナー
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城・仙台)
    • Year and Date
      2016-01-05
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    • Invited
  • [Presentation] Molecular bases underlying the diversity of color pattern and color vision in dragonflies.2016

    • Author(s)
      Futahashi R., Fukatsu T.
    • Organizer
      XXV International Congress of Entomology
    • Place of Presentation
      Orlando, USA
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] トンボの色覚と体色の多様性に関わる分子機構.2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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    • Invited
  • [Presentation] 多彩なトンボの世界.2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      2016年度 里地里山学講座
    • Place of Presentation
      鶴岡市自然学習交流館ほとりあ(山形県鶴岡市)
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    • Invited
  • [Presentation] トンボのメス多型の遺伝2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      日本トンボ学会2016年大会
    • Place of Presentation
      神奈川県立生命の星・地球博物館(神奈川県小田原市)
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  • [Presentation] Molecular mechanisms underlying color polymorphisms in dragonflies2016

    • Author(s)
      Futahashi R., Fukatsu T.
    • Organizer
      日本動物学会第87回大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県宜野湾市)
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  • [Presentation] トンボの色覚と体色形成に関わる分子基盤.2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      生物資源ゲノム解析拠点シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京農業大学(東京都世田谷区)
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  • [Presentation] トンボの色のひみつ.2016

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      産総研東北センター一般公開2016
    • Place of Presentation
      産総研東北センター(宮城県仙台市)
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  • [Presentation] 長期フィールド調査から明らかとなったアキアカネの激減2015

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      ネオニコチノイド系農薬の生 態系影響シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂(東京)
    • Year and Date
      2015-11-21
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  • [Presentation] トンボの♂型♀について2015

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      日本トンボ学会2015年大会
    • Place of Presentation
      新潟県村上市教育情報センター(新潟・村上)
    • Year and Date
      2015-09-22
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  • [Presentation] トンボの体色形成と色覚の分子基盤2015

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      日本動物学会第86回大会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟)
    • Year and Date
      2015-09-18
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  • [Presentation] Molecular mechanisms underlying color pattern and color vision in dragonflie2015

    • Author(s)
      Futahashi R.
    • Organizer
      中国 西北高原研究所セミナー
    • Place of Presentation
      ,中国西北高原研究所(中国青海省西寧市)
    • Year and Date
      2015-08-10
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  • [Presentation] トンボの世界2015

    • Author(s)
      二橋亮
    • Organizer
      サイエンスQ
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      つくば市立菅間小学校(茨城・つくば)
    • Year and Date
      2015-06-29
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  • [Presentation] トンボの遺伝子解析の最前線2015

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      二橋亮
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      トンボ研究会2015年大会
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      琵琶湖博物館(滋賀・草津)
    • Year and Date
      2015-01-18
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    • Author(s)
      二橋亮
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      第46回種生物学シンポジウム
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      富士Calm(山梨・富士吉田)
    • Year and Date
      2014-12-05
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      二橋亮
    • Organizer
      日本トンボ学会2014年大会
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      人と自然の博物館(兵庫・三田)
    • Year and Date
      2014-11-16
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    • Author(s)
      二橋亮
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      第15 回構造色シンポジウム
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      東京大学(東京)
    • Year and Date
      2014-11-15
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  • [Presentation] RNAseqによるトンボの体色形成の分子基盤の解析2014

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      二橋亮
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      産業化に向けたNGS解析
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      産総研(東京・お台場)
    • Year and Date
      2014-09-16
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  • [Presentation] トンボの成熟過程における体色変化の分子機構2014

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      二橋亮
    • Organizer
      日本動物学会第85回大会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城・仙台)
    • Year and Date
      2014-09-12
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  • [Presentation] 「赤とんぼ」はどうして赤くなるの?.-身近な昆虫に秘められた驚きのメカニズム-2014

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      二橋亮
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      第46回産総研サイエンスカフェ
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      カフェベルガ(茨城・つくば)
    • Year and Date
      2014-09-06
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  • [Presentation] トンボの色覚に関わるオプシン遺伝子の極端な多様性2014

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      二橋亮・川原玲香・木下充代・吉武和敏・矢嶋俊介・蟻川謙太郎・深津武馬
    • Organizer
      日本進化学会第16回大会
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      高槻現代劇場(大阪・高槻)
    • Year and Date
      2014-08-22
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    • Author(s)
      Futahashi R., Fukatsu T.
    • Organizer
      Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology
    • Place of Presentation
      大阪国際会議所(大阪)
    • Year and Date
      2014-07-30
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      二橋亮
    • Organizer
      材料・製造フォーラム「ソフトマテリアル」分科会
    • Place of Presentation
      産総研(茨城・つくば)
    • Year and Date
      2014-06-04
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      二橋亮
    • Organizer
      昆虫DNA研究会第11回研究集会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議所(茨城・つくば)
    • Year and Date
      2014-05-17
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  • [Book] ヤゴ ハンドブック2019

    • Author(s)
      尾園暁・川島逸郎・二橋亮
    • Total Pages
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    • Publisher
      文一総合出版
    • ISBN
      9784829981610
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  • [Book] Diversity and Evolution of Butterfly Wing Patterns2017

    • Author(s)
      Diversity and Evolution of Butterfly Wing Patterns: An Integrative Approach
    • Total Pages
      321
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9789811049552
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  • [Book] チョウの斑紋多様性と進化2017

    • Author(s)
      二橋亮(分担執筆)
    • Total Pages
      375
    • Publisher
      海游舎
    • ISBN
      9784905930594
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  • [Book] ぜんぶわかる! トンボ2016

    • Author(s)
      尾園暁・二橋亮
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    • Publisher
      ポプラ社
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  • [Book] しぜん キンダーブック 8月号 とんぼ2015

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      フレーベル館
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      大阪公立大学共同出版会
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  • [Book] 色素細胞 第2版2015

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      286
    • Publisher
      東海大学出版部
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    • URL

      https://sites.google.com/site/ryofutahashi/home/japanese

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  • [Remarks] 研究所Webページ

    • URL

      http://staff.aist.go.jp/t-fukatsu/Futahashi%20right.html

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 国際特許2018

    • Inventor(s)
      二橋亮ほか
    • Industrial Property Rights Holder
      産業技術総合研究所ほか
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
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    • Overseas

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Published: 2014-04-04   Modified: 2020-03-30  

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